论文部分内容阅读
无线传感器网络是具有数据采集、数据处理和数据传输多种功能的用于进行监测的大型网络,是一种新兴的概念和技术,主要研究现实世界中某些环境的信息获取和处理,它实现了现实世界与网络世界的互通,打开了人类又一个网络时代----无线传感器网络时代。无线传感器网络开创了新的网络应用领域,其自身具备的信息处理能力及在有效范围内的无线通信能力使得无线传感器网络在自然生物环境监测、国防军事策略应用、地震与气候预测、医疗及家庭监控、工业控制和监测等方面有大范围的应用。由于无线传感器网络节点采用能量有限的电池供电,节点部署区域环境险要,所以采用对节点更换电池的方法几乎是不可行的,在这种情况下势必导致要求人们寻找消耗网络能耗尽可能小的途径,进而有效的延长网络的生存周期,所以寻找有效的方法减少能量消耗是当前科研人员研究无线传感器网络最重要的研究内容。在微观上节省能量的方法主要有数据融合等,宏观上的方法主要是通过构建网络的拓扑结构来达到节省能量的目的。 拓扑结构的研究主要有两方面:功率控制和层次拓扑控制。功率控制方面所提出的算法主要是依据节点度数或图论中的邻近图原理;层次拓扑控制方面的一算法主要是图论中的最小支配集原理,其中的TopDisc算法具体采用的是三色法和改进后的四色法。这种算法的优点在于只需要利用网络的局部信息,并且完全是分布式的,其所生成的网络的拓扑结构也是可扩展的,但是缺点在于这种算法的开销较大,而且没有考虑到节点剩余能量的问题等。 本文在TopDisc算法的基础上对其进行改进,构建一种类似于最小连通支配集的拓扑结构,在算法完成后,网络中的节点有3种状态。通过仿真实验表明,本文提出的算法能有效的改进原TopDisc算法对节点能量消耗大的问题,并在节点剩余能量不平衡的问题上也有所改进。